深井厚煤层小煤柱留设与支护设计

深井厚煤层沿空掘巷施工时,小煤柱留设对减少煤炭资源损失和保证矿井的安全高效生产非常重要。针对小煤柱留设与支护设计,从深井小煤柱护巷机理以及沿空巷道的支护技术进行了研究,并通过现场实践,结果表明采用高强细丝锚杆+锚索+钢带的联合支护方式,可显著提高沿空巷道围岩的稳定性。     

倾斜煤层沿空掘巷覆岩关键块稳定性分析

针对沿空掘巷受覆岩关键块影响较大的特点,对常村矿2101W工作面沿空掘巷进行关键块稳定性控制分析,利用"S-R"稳定理论模型,判定沿空掘巷覆岩关键块发生转动失稳的可能性较大;通过研究分析巷道不同位置的支护效力,确定通过加强煤柱和顶板支护可以提高关键块B的稳定性,通过现场应用可知,煤柱帮变形减小17.6%,实体煤帮变形减小11.4%,巷道围岩变形控制效果显著。     

综采工作面沿空掘巷巷道合理布置研究

为了确保沿空留巷巷道稳定性,研究了综采工作面沿空掘巷巷道合理布置,理论分析了沿空掘巷煤柱荷载,介绍了沿空留巷巷道布置原则,采用数值模拟软件,研究了沿空留巷煤柱宽度留设对巷道稳定性影响及巷道沿不同层位掘进时巷道垂直应力、塑性区分布以及巷道围岩变形。研究得出,沿空留巷煤柱宽度留设宽度为20 m,巷道沿顶板掘进更容易支护。     

沿空巷道围岩变形规律数值模拟分析

针对大断面沿空巷道在相邻工作面推采过后变形严重问题,利用FLAC3D计算软件进行数值模拟,分析沿空巷道围岩应力、位移随巷道掘进和相邻工作面回采的变化规律,得出受上覆岩层断裂结构影响,沿空巷道表面发生破坏,且煤柱侧应力集中程度相对较大,但不影响整个沿空巷道稳定性;相邻工作面推采过后,煤柱侧应力进一步增加,如支护结构及参数不合理,塑性破坏区将向煤柱内部扩展,支护效果减弱;煤柱破坏到一定程度后,应力向实体煤侧转移,实体煤侧位移急剧增加,严重的可导致巷道失稳。因此,对大断面沿空巷道支护设计时应考虑到围岩弱结构体—煤柱的特殊作用,其是整个巷道失稳的诱发点,应加强支护。     

缓倾斜煤层沿含水采空区掘巷煤柱稳定性研究

针对缓倾斜煤层含水采空区沿空掘巷存在围岩失稳和突水风险,为了分析和判断防水煤柱及其周围煤岩层的破坏规律和抗溃水能力与研究得出最优的沿空巷道支护控制技术,基于沿空掘巷的煤柱留设理论研究和现场实践,研究了沿含水采空区掘巷时护巷煤柱留设宽度的理论计算与无支护与有支护情况下护巷煤柱的流固耦合—力学反应,采用正交试验设计和FLAC3D数值模拟的方法综合分析了影响护巷煤柱稳定性的因素敏感性、不同护巷煤柱留设宽度下围岩的应力场、位移场、孔隙水压力的分布特征以及不同支护参数下的效果优化。研究结果表明:在煤柱宽度为12～18 m,水头压力为0～0.3 MPa,煤层倾角为2°～10°情况下,护巷煤柱稳定性影响因素的主次顺序为:水压煤层倾角煤柱宽度;在最大水头压力的作用下,护巷煤柱的合理宽度为12 m;确定了2214回风巷的最优支护参数。井下工业性试验验证了留设12 m宽度的护巷煤柱安全经济,采用主被动联合支护参数的沿空巷道的围岩表面位移均处于工程允许范围内。     

沿空巷道煤柱留设和围岩控制技术

为解决工作面留设18m宽煤柱造成资源浪费和接续面巷道变形量大的难题,通过传递岩梁理论分析,采用FLAC3D数值模拟计算,最终确定采用沿空掘巷留设5m窄煤柱的最优方案。巷道支护参数中采用优化后的"锚网杆+索"方案,通过监测,巷道变形量较之前巷道有明显减小,为同类型沿空巷道煤柱留设提供了借鉴。     

综采工作面沿空巷道小煤柱留设宽度研究

为确定山西阳煤一矿81303孤岛回采工作面沿空巷道的小煤柱留设合理宽度,通过研究不同煤柱宽度下综采工作面向前推进时煤柱体破坏变形情况,并对小煤柱沿空巷道的支护形式及煤柱的保护措施进行改善。研究表明:合理的煤柱留设宽度为9m,煤柱过窄时由于靠采空区侧的煤柱受支撑力影响易片帮、失稳,过宽则回采巷道承受压力较大,支护困难。     

基于数值模拟的小煤柱沿空巷道变形控制技术

淮南矿区深部煤炭开采过程中,沿空巷道收敛变形问题已成为制约采煤工作面快速推进的一大难题。以淮南矿业集团张集煤矿西二A组煤沿空巷道为研究对象,采用数值模拟方法,分析研究了不同煤柱留设宽度、不同帮顶支护形式和煤柱注浆加固对控制沿空巷道变形的作用。结果表明:最佳沿空小煤柱的留设宽度为5 m;帮部布置底角锚索和煤柱注浆加固对于控制沿空巷道的帮部位移和底鼓具有明显作用。研究成果可为类似条件沿空巷道支护设计提供参考。     

迎回采工作面沿空掘巷围岩稳定控制技术研究

采用FLAC3D模拟12504工作面胶带运输巷在工作面前方30m和邻近工作面后方30m范围的垂直应力和围岩变形量,对沿空巷道失稳机理进行分析。通过运用锚网索+梯子梁支护、留设合理煤柱尺寸、高水速凝材料注浆加固煤柱、单体支护+π梁钢加固顶板等措施来提高沿空巷道稳定性,巷道围岩变形量监测结果表明,巷道围岩控制技术有效提高了沿空巷道稳定性。     

沿空大断面切眼煤柱留设与围岩控制技术

通过分析沿空掘巷时上覆岩层大结构的状态,说明了在沿空掘巷条件下维持巷道稳定的可能性及对小结构及时支护的必要性。对沿空掘巷时煤柱的留设问题进行了分析和计算。现场试验表明,通过合理地留设煤柱和对巷道围岩及时支护可有效保持巷道的稳定性,取得了良好的效果。     

基于松动圈现场测试的非对称变形巷道支护技术研究

针对山西省吉宁煤矿2103高应力综采沿空巷道帮部非对称变形、顶板下沉严重等矿压显现突出及围岩体破碎的问题,以巷道围岩松散破碎的超声波探测为依据,在原有支护形式的基础上进行了支护形式及参数优化。其中,临空侧采用高强蛇形让压锚杆配合锚索,实体煤侧采用玻璃钢锚杆,顶板采用锚网索配合JW型护表钢带的联合支护形式。巷道锚杆受力、围岩变形量及围岩裂隙发育的钻孔成像监测结果表明,不仅高应力综采沿空非对称变形得到有效控制,而且较原支护形式下的巷道围岩变形量其降低幅度达到50%,进一步验证了优化后的支护形式对高应力综采沿空巷道围岩的控制作用。研究结果可为相似地质条件及开采技术条件下高应力综采非对称变形巷道围岩的支护设计提供参考。     

复合顶板软弱岩层外错式相邻区段巷道联合支护技术研究

为解决传统巷道布置条件下复合顶板软弱岩层沿空巷道存在顶板易变形、易失稳、易冒落，无法长久维持巷道围岩稳定性等一系列难题，本文基于错层位外错式巷道布置方式，利用相邻区段间巷道空间化结构关系，提出综放复合顶板错层位外错式相邻区段巷道联合支护技术，理论分析该支护技术的围岩控制作用机理，采用FLAC3D数值模拟软件对错层位外错式巷道布置条件下相邻区段巷道联合支护方案进行研究并与传统巷道布置下常规支护方案进行对比。模拟结果表明：采用“错层位外错式巷道布置+相邻区段间巷道联合支护技术”为核心的综合围岩控制措施，可加强易离层垮落顶板的支护强度，使围岩应力在联合支护的作用下趋于均衡，从而最大限度地发挥支护体系的支撑作用，达到巷道稳定的目的。     

综放工作面钻孔断顶沿空留巷技术应用研究

为解决煤与瓦斯突出矿井巷道掘进工程量大、采掘接替困难的问题,对工作面煤岩力学参数进行实验室测试。工作面煤层直接顶强度小、厚度大,采用钻孔断顶沿空留巷技术对切顶留巷支护技术参数进行设计,留巷在原支护的基础上将顶板锚索布置改为3排矩形布置,并在巷道上帮搭设柱腿防止窜矸。经数值模拟及现场观测可知,巷道的顶板平均下沉量为90 mm,锚网索+巷旁支护的措施可以控制留巷的围岩变形,满足留巷需要。     

碎裂顶板大断面巷道支护技术研究

针对3210运输巷碎裂顶板大断面巷道顶板容易出现碎裂变形,不能有效控制巷道围岩的变形,影响煤矿生产与安全问题,对原有锚网与锚索联合支护方案进行优化,优化后的支护方案可以控制围岩变形。     

采空区下近距离特厚煤层回采巷道失稳机理及其控制

采空区下近距离煤层开采时,下层煤回采巷道将受到上煤层采空区遗留煤柱、本煤层相邻工作面动压的影响,针对孙家沟煤矿特厚煤层放顶煤工作面13311回风巷严重的冒顶、两帮内挤和底臌等变形破坏现象,采用现场实测、理论分析及数值模拟等研究方法,探讨了回采巷道失稳机理及主要影响因素。研究表明,13311回风巷变形失稳主要影响因素为迎邻近工作面回采动压掘进、巷道布置方式和巷道支护参数不合理。与上层煤回采巷道垂直布置、巷道支护强度低且迎采动掘进时,下层煤回采巷道容易失稳。为改善13313回风巷围岩稳定性,有效控制巷道变形,根据试验巷道围岩物理力学性质及受力特征,研究提出了有针对性的解决方案:首先改进巷道布置方式,将下煤层回采巷道布置在采空区下,且应距离上煤层采空区遗留煤柱不小于20 m;其次增大护巷煤柱宽度,把区段护巷煤柱宽度增加到20 m以上,减少迎采动掘进动压的影响;最后,采用高预应力全锚索加强支护,提高锚杆锚固段的整体性及其承载能力。据此,在13313回风巷进行了工业性试验并进行了巷道矿压观测,结果表明:经受相邻13311工作面回采动压影响后,区段煤柱整体完整,具有良好的承载性能;锚索受力达到了250～300 kN,约为其破断力的50%,锚索受力增长平稳,较好地控制了巷道离层和围岩变形;13313回风巷顶底板移近量为400 mm左右,两帮移近量为300 mm左右,巷道围岩变形量得到了有效控制,保证了巷道的整体稳定性,取得了良好的支护效果。但是,采用该种巷道布置方式,下层13号煤层13313工作面回采时,因工作面上方11号煤层区段煤柱集中应力的影响,对其顶板和煤壁管理提出了更高的要求,需引起高度重视。     

切顶卸压沿空留巷施工方案优化研究

以2901运输巷为例,对切顶卸压沿空留巷施工方案进行优化,基于2901运输巷工程概况,优化了切顶卸压沿空留巷支护技术,主要为顶板补强及切顶卸压锚索加固技术、巷道临时支护设计及巷旁挡矸支护设计,设计了顶板预裂切缝方案,主要为预裂切缝孔深、双向聚能爆破预裂技术及爆破预裂切缝施工工艺等,并进行了现场巷道围岩监测。研究结果表明,优化后的切顶卸压沿空留巷施工方案可有效指导矿井安全生产。     

无煤柱沿空掘巷技术在永夏矿区的应用

针对永夏矿区城郊煤矿十四辅助采区轨道巷完全沿空掘进围岩控制问题,分析了无煤柱沿空掘巷在资源采出率、围岩应力环境、施工效率等方面的优越性。通过建立完全沿空掘巷围岩力学模型,较为详细的分析了中厚煤层无煤柱沿空掘巷围岩应力分布规律、上覆岩层的赋存状态,总结了完全沿空掘巷围岩的变形特征,并提出无煤柱完全沿空掘巷围岩控制需要解决的关键问题。有针对性地制定了围岩控制方案,顶板采用“锚网梯+锚索补强”、沿空侧帮部通过“留设薄煤皮+打设29U型钢棚柱”、实体煤侧帮部采用“锚网帯+锚索补强”的联合支护技术方案。现场施工后设置矿压观测站,对无煤柱沿空掘巷围岩控制技术实施效果进行了跟踪监测。观测结果显示,巷道施工后顶板离层量及顶帮变形量较留设煤柱施工大幅减少,验证了技术方案的有效性。     

采空区下煤巷锚网索支护技术研究及应用

为了解决古汉山煤矿采空区下煤巷支护困难问题,系统分析了以往被动支护情况下巷道变形破坏的原因,基于覆岩破坏规律和胶结再生顶板特征,结合锚杆支护的组合梁理论和悬吊理论,提出了有针对性的锚网索主动支护方案,设计了顶板"双工钢锚索梁+短梁"支护结构,并进行现场应用实践.结果表明:采空区下煤巷锚网索支护技术的应用,实现了矿井下分...     

巷道支护参数优化设计及应用

为了节能降耗，巷道施工过程中要求快速掘进并且合理支护，对巷道支护参数进行了优化，基于巷道地质状况，顶板采用高强锚杆、梯形梁进行锚梁支护，使用锚网梁+锚索补强支护；回采巷道外段煤帮采用等强锚杆加缓冲皮垫、梯形梁、片网进行锚网梁支护，并进行了围岩变形观测。研究得出，优化后的巷道支护方案具有较好的支护效果，取得了良好的经济效益。     

木瓜矿近距离煤层采空区下巷道支护技术应用

针对木瓜煤矿近距离煤层采空区下巷道支护问题,本文以10-102工作面为工程背景,通过对巷道围岩应力测试和煤岩层可锚性分析,选定了巷道支护的相关参数,并通过借助FLAC3D软件对巷道开挖、支护后的巷道围岩应力、应变情况进行模拟,验证支护方式的合理性。对巷道掘进与工作面回采期间的巷道变形、锚杆锚索受力状况进行监测,结果表明,采用锚杆树脂加长锚固锚索网联合支护,可以满足近距离煤层采空区下巷道安全掘进和采煤工作面安全、高效回采的要求。